Koje su glavne funkcionalne karakteristike svih organizama?

Što znači biti živ? Osim svakodnevnih filozofskih promatranja poput "mogućnosti davanja doprinosa društvu", većina odgovora može imati oblik sljedećeg:

• "Udišući i izdišući zrak."
• "Otkucaji srca."
• "Jesti hranu i piti vodu."
• "Reagiranje na promjene u okolini, poput oblačenja za hladno vrijeme."
• "Osnivanje obitelji."

Iako se u najboljem slučaju čine kao magloviti znanstveni odgovori, oni zapravo odražavaju znanstvenu definiciju života na staničnoj razini. U svijetu koji danas obiluje strojevima koji ponekad oponašaju djelovanje ljudi i druge flore znatno premašuju ljudsku proizvodnju, važno je ispitati pitanje: "Koja su svojstva život?"

Različiti udžbenici i mrežni izvori pružaju ponešto različite kriterije o tome koja svojstva čine funkcionalna obilježja živih bića. U sadašnje svrhe, uzmite u obzir da sljedeći popis atributa u potpunosti predstavlja a živi organizam:

• Organizacija.
• Osjetljivost ili odgovor na podražaje.
• Reprodukcija.
• Prilagodba.
• Rast i razvoj.
• Uredba.
• Homeostaza.
• Metabolizam.

Svaki će se od njih istražiti pojedinačno nakon kratke rasprave o tome kako je život, kakav god on bio, vjerojatno započeo na Zemlji i ključni kemijski sastojci živih bića.

Sva se živa bića sastoje od barem jednog stanica. Dok prokariotski organizmi, koji uključuju one iz domena klasifikacije Bakterije i Arheje, gotovo su svi jednoćelijski, oni u Eukariota domena, koja uključuje biljke, životinje i gljive, obično imaju bilijune pojedinačnih stanica.

Iako su stanice same po sebi mikroskopske, čak i najosnovnija stanica sastoji se od velikog broja molekula koje su daleko manje. Preko tri četvrtine mase živih bića sastoji se od vode, iona i raznih malih organskih (tj. Sadrže ugljik) molekula kao što su šećeri, vitamini i masne kiseline. Joni su atomi koji nose električni naboj, poput klora (Cl^-) ili kalcij (Ca²⁺).

Preostala četvrtina žive mase ili biomase sastoji se od makromolekule, ili velike molekule izrađene od malih ponavljajućih jedinica. Među njima su proteini koji čine većinu vaših unutarnjih organa i sastoje se od polimera ili lanaca aminokiseline; polisaharidi, poput glikogena (polimer jednostavne šećerne glukoze); i nukleinske kiseline deoksiribonukleinska kiselina (DNA).

Manje molekule obično se premještaju u stanicu prema potrebama te stanice. Međutim, stanica mora proizvoditi makromolekule.

Kako je život započeo, fascinantno je pitanje za znanstvenike, a ne samo u svrhu rješavanja prekrasne kozmičke misterije. Ako znanstvenici mogu sa sigurnošću utvrditi kako se život na Zemlji prvi put pokrenuo, možda će moći lakše predvidjeti koji će strani svjetovi, ako postoje, također biti domaćin nekom obliku života.

Znanstvenici znaju da je prije otprilike 3,5 milijarde godina, samo milijardu ili nešto godina nakon što se Zemlja prvi put spojila u planeta, postojali su prokariotski organizmi i koji su, poput današnjih organizama, vjerojatno koristili DNK kao svoj genetski materijal.

Također je poznato da RNK, druga nukleinska kiselina, možda ima unaprijed datiranu DNA u nekom obliku. To je zato što RNA, osim što pohranjuje informacije kodirane DNK, također može katalizirati ili ubrzati određene biokemijske reakcije. Također je jednolančana i nešto jednostavnija od DNA.

Znanstvenici su sposobni utvrditi mnoge od ovih stvari promatrajući sličnosti između organizama na molekularnoj razini koje naizgled imaju vrlo malo zajedničkog. Napredak u tehnologiji započet u drugom dijelu 20. stoljeća uvelike se proširio znanstvenog alata i pružaju nadu da će ova doduše teška misterija jednog dana možda biti definitivno riješen.

Sva živa bića pokazuju organizacija, ili narudžba. To u osnovi znači da kada pažljivo pogledate bilo što živo, ono je organizirano na način za koji je malo vjerojatno da će se dogoditi u neživotu stvari, poput pažljivog razdvajanja staničnog sadržaja kako bi se spriječilo "samoozljeđivanje" i omogućilo učinkovito kretanje kritičnih molekula.

Čak i najjednostavniji jednoćelijski organizmi sadrže DNA, a stanična membrana i ribosomi, svi su izvrsno organizirani i dizajnirani za izvršavanje određenih vitalnih zadataka. Ovdje atomi čine molekule, a molekule strukture koje se odvajaju od svoje okoline i na fizički i na funkcionalni način.

Pojedine stanice reagiraju na promjene u svojim unutarnja okoliš na predvidljive načine. Na primjer, kada makromolekula poput glikogen nedostaje u vašem sustavu zahvaljujući dugoj vožnji bicikla koju ste upravo završili, vaše će stanice to stvoriti više agregiranjem molekula (glukoze i enzima) potrebnih za sintezu glikogena.

Na makrorazini neki odgovori na podražaji u vanjski okoliš su očigledni. Biljka raste u smjeru postojanog izvora svjetlosti; pomaknete se na jednu stranu kako biste izbjegli ulazak u lokvu kad vam mozak kaže da je tamo.

Mogućnost da razmnožavati jedna je od najvidljivijih osobina živih bića. Kolonije bakterija koje rastu na kvaru hrane u hladnjaku predstavljaju reprodukciju mikroorganizama.

Svi organizmi reproduciraju identične (prokarioti) ili vrlo slične (eukarioti) kopije sebe zahvaljujući svojoj DNA. Bakterije se mogu razmnožavati samo nespolnim putem, što znači da se jednostavno podijele na dva dijela dajući identične stanice kćeri. Ljudi, životinje, pa čak i biljke reproduciraju se spolno, što osigurava genetska raznolikost vrste, a time i veće šanse za preživljavanje vrsta.

Bez mogućnosti da prilagoditi prema promjenjivim uvjetima okoliša, poput temperaturnih promjena, organizmi ne bi mogli održavati kondiciju potrebnu za preživljavanje. Što se više organizam može prilagoditi, to je veća šansa da će preživjeti dovoljno dugo da se razmnoži.

Važno je napomenuti da je "kondicija" specifična za određenu vrstu. Na primjer, neke arhebakterije žive u vrućim vrućim ventilacijskim otvorima koji bi brzo ubili većinu drugih živih bića.

Rast, način na koji organizmi postaju veći i različitiji izgledom kako sazrijevaju i bave se metaboličkim aktivnostima, u ogromnoj su mjeri određene informacijama kodiranim u njima DNK.

Te informacije, međutim, mogu pružiti različite rezultate u različitim okruženjima, a stanični mehanizmi organizma "odlučuju" koje će proteinske proizvode proizvesti u većim ili manjim količinama.

Uredba može se smatrati koordinacijom drugih procesa koji su indikativni za život, poput metabolizma i homeostaze.

Na primjer, količinu zraka koji dolazi u pluća možete regulirati bržim disanjem kad vježbate, a kad ste neobično gladni, možete pojesti više kako biste nadoknadili potrošnju neobično visokih količina energije.

Homeostaza može se smatrati rigidnijim oblikom regulacije, s prihvatljivijim granicama "visoke" i "niske" za određeno kemijsko stanje bliže jedna drugoj.

Primjeri uključuju pH (razinu kiselosti unutar stanice), temperaturu i omjer ključnih molekula jedne prema drugoj, poput kisika i ugljičnog dioksida.

Ovo održavanje "stabilnog stanja", ili vrlo bliskog jednom, neophodno je za živa bića.

Metabolizam je možda najupečatljivije svojstvo života iz trenutka u trenutak koje ćete vjerojatno svakodnevno promatrati. Sve stanice imaju sposobnost sinteze molekule tzv ATP, ili adenozin trifosfat, koji se koristi za pokretanje procesa u stanici kao što je reprodukcija DNA i sinteza proteina.

To je omogućeno jer živa bića mogu koristiti energiju u vezama molekula koje sadrže ugljik, posebno glukozu i masne kiseline, za okupljanje ATP, obično dodavanjem fosfatne skupine u adenozin difosfat (ADP).

Razbijanje molekula (katabolizam) jer je energija samo jedan od aspekata metabolizma. Izgradnja većih molekula od manjih, što odražava rast, je anabolički strana metabolizma.